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Anordnung zum selbsttätigen Abschalten von Gleichstromhochspannungsleitungen
Zur Erzeugung von hochgespanntem Gleichstrom aus Wechselstrom und umgekehrt hat
man bekanntlich die Verwendung von gesteuerten Vakuumentladungsstreckenvorgeschlagen.
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Bei solchen Anlagen ist jedoch die Betriebssicherung mit großen Schwierigkeiten
verbunden. Bei Gleichstromfernübertragungen entwickeln sich nämlich -bei Kurzschluß
oder Erdschlüssen Ströme, die wegen des fehlenden Einflusses der Reaktanz auf sehr
viel größere Stärke anwachsen als bei entsprechenden Wechselstromfernleitungen.
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Würde man unter Berücksichtigung der bekannten Schaltungsanordnungen
nun in einem Kraftwerk bzw. in einem Unterwerk die bisher üblichen umlaufenden Umformer
durch Entladungsstreckenumformer ersetzen, so wäre eine einwandfreie Erfassung der
Kurzschluß. ströme nicht ohne weiteres möglich. Die bisherigen Verteilungsanlagen
sind nämlich derart geschaltet, daß der von den Erzeugern über Umformer gelieferte
Strom Sammelschienen zugeführt wird, von denen aus die einzelnenVerbraucherleitungenabgehen.
Träte in :einer Verbraucherleitung nun ein Kurzschluß auf, so würde sich dieser
zwangsläufig auch auf alle übrigen Verbraucherleitungen infolge Kupplung derselben
durch die Sammelschienen der Erzeugerstation fortpflanzen. Zur Vermeidung dieses
Nachteils wäre es erforderlich, in jede Leitung am Anfang und am Ende je einen Schalter
einzubauen; hierbei würden somit zusätzlich besondere Schalter notwendig, die entsprechend
der zu schaltenden Leistung zu lemessen wären.
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An sich ist zwar auch die Abschaltung bzw. Unterbrechung des Stromes
in sehr kurzer Zeit bei Speisung von Gleichstromfernleitungen aus einem Entladungsstreckenumformer
durch elektrostatische oder magnetische Einwirkung auf die einzelnen Entladungsbahnen
des Umformers bekannt, bei der die zum Abschalten notwendige Zeit nur den Bruchteil
einer Wechselstromperiode, also nur einige tausendstel Sekunden, beträgt. Auch eine
solche Abschaltung könnte aber bei den bisher üblichen Verteilungsanlagen ohne den
Einbau besonderer Schalter am Anfang und Ende jeder Leitung den Kurzschlußstrom
nicht erfassen bzw. ihn räumlich begrenzen., sobald es sich um Anlagen handelt,
bei denen von jedem Kraftwerk bzw. zu jedem Unterwerk mehrere Gleichstromleitungen
weg-bzw. hinführen; denn auch hier würde sich der Kurzschlußstrom trotz der Abschaltung
bzw. Unterbrechung des Entladungsstreckenumformers über die gemeinsam an den Umformer
angeschlossenen und miteinander gekuppelten Gleichstromsammelschienen in die übrigen
Verbraucherleitungen fortpflanzen.
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Es sei auch erwähnt, daß es bereits bekannt ist, gesteuerte Entladungsstrecken
als
Schalter zu verwenden, um bei einer Betriebsstörung mittels
.einer schnell wirkenden, von der gespeisten Leitung aus erregten Relaiseinrichtung
die angeschlossenen Verbraucher: leitungen abzutrennen.' Die Anordnung solcher Schaltapparate
in den Gleichstromfernleitungen an Stelle der mechanischen Schalter würde jedoch
eine sehr beträchtliche Verteuerung der Anlage darstellen, da diese Gefäß für die
gesamte hindurchgehende Stromstärke und Spannung bemessen werden müssen: Gemäß der
Erfindung wird nun eine Anordnung zum selbsttätigen Abschalten von Gleichstromhochspannungsleitungen
mit Hilfe gesteuerter Vakuumentladungsgefäße, die sowohl zur Umformung: als auch
zur Unterbrechung des in die Hochspannungsleitung zu entsendenden bzw. aus ihr zu
entnehmenden Stromes dienen, wobei von jedem Kraftwerk bzw: zu jedem Unterwerk mehrere
Gleichstromleitungen weg- bzw. hinführen, dadurch wesentlich vereinfacht, daß jedes
Fernleitungsende mit einem eigenen gesteuerten Entladungsgefäß ausgerüstet wird,
dessen Steuerung durch eine schnell wirkende, von der gespeisten Leitung aus erregte
Relaiseinrichtung, insbesondere Vakuumrelaiseinrichtung, beeinflußt wird. Die Relaiseinrichtung
kann hierbei von der Gleichstromleitung aus durch einen Meßwandler beeinflußt werden.
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Weitere vorteilhafte Verbesserungen der Einrichtung gemäß der Erfindung
sind der nachfolgenden Beschreibung und Erläuterung der Erfindung zu entnehmen.
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Fig. i zeigt ein Beispiel dafür, wie Gleichstromfernleitungsanlagen
nach den bisher geltenden Gesichtspunkten für die Verteilungsnetze ausgeführt werden.
Die Fernleitung i 9 ist an beiden Seiten an die Sammelschienen 16 und 17 angeschlossen,
die über Entladungsstreckenumformer, die aus den Transformatoren 12 bzw. 13 und
den Entladungsgefäßen 14 bzw. 15 bestehen können, von den Drehstromsammelschienen
i o und i i aus mit Energie versorgt werden, wobei gleichzeitig eine Transformierung
der Spannung und Umwandlung der Stromart in den Umformern erfolgt. Die ferngeleitete
Gleichstromenergie wird man nämlich in der üblichen. Weise als Drehstromenergie
in den Kraftwerken erzeugen. Die in Fig. i gezeigte Schaltung ist jedoch zum schnellen
Abschalten der Gleichstromfernleitung nicht geeignet, da durch die Sammelschienen
hindurch ein Kurzschluß, der beispielsweise in der Leitung 18 bzw. 2o auftritt,
sich auch in die Leitung i 9 und die übrigen angeschlossenen Verbraucherleitungen
fortpflanzen würde.
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Fig.2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem dieser
Nachteil behoben ist. Das selbsttätige Abschalten der Gleichstromfernleitung ist
dadurch ermöglicht, daß jedes Fernleitungsende mit einem eigenen steuerbaren Entladungsgefäß
ausgerüstet ist. In der Fig, a sind die der Fig. i entsprechen-@den Teile mit gleichen
Bezugzeichen versehen. An die Drehstromsaminelschienen i o sind zwei Transformatoren
21 und 22 angeschlossen, die über - die Entladungsstreckenumformer 23 und 24 mit
den Leitungen 18
und i 9 in Verbindung stehen. Ebenso ist die Drehstromsammelschiene
i i über den Transformator 25 mit einem Sammelschienensystem 26 verbunden, das über
die Entladungssti:ekkenumformer 27 und 28 an die Gleichstromfernleitungen i9 und
2o angeschlossen ist. Tritt -bei dieser Schaltung beispielsweise in der Leitung
i 9 ein Kurzschluß auf, so werden durch die Meßwandler 29 und 3o Vakuumrelais 31
bzw. 32 .erregt. Diese wirken auf die Gittersteuerung der Entladungsstreckenumformer
24 bzw. 27 ein, und die Gleichstromfernleitung z9 wird in kürzester Zeit stromlos,
gemacht.
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In Fig. 3 ist ein vereinfachtes Schaltschema dargestellt, bei dem
die in Fig. 2 dargestellten Transformatoren 21 und 22 zu einem einzigen Transformator
33 vereinigt sind, an den die Vakuumentladungsgefäße 34 und 35 angeschlossen sind.
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Ein entsprechendes Schaltbild zeigt die Fig.4, bei der vier Gleichstromfernleitungen
über je ein einer Leitung zugeordnetes Entladungsgefäß 36, 37, 38 und 39 mit dem
Transformator 40 verbunden sind.
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Wünscht man gelegentlich eine Zwischenstation auszuschalten und ihre
Apparate und Transformatoren stillzusetzen, so kann man die an- und abgehenden Fernleitungen
entweder metallisch leitend unmittelbar überbrücken, oder aber man ordnet Entladungsgefäße
an, die unter Vermittelung .gesteuerter Lichtbögen nach beiden Richtungen durchlässig
sind und trotzdem von schnell wirkenden mass@elosen Relais aus im Kurzschlußfalle
jederzeit gelöscht werden können.
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In Fig.5 ist eine Schaltung dargestellt, in der die Drehstromsammelschienen
41 einer Zwischenstation über die Transformatoren 42 und 43 und die Entladungsgefäße
44 und 45 von der Gleichstromhauptleitung 46 abgezweigt sind. Zwischen den beiden
Anschlußpunkten der Entladungsgefäße 44 und 45 an die Hauptleitung liegen die als
Schalter arbeitenden beiden Entladungsgefäße 47 und 48, die derart gesteuert werden,
daß sie in beiden Richtungen durchlässig sind.
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Es ist selbstverständlich,-daß an Stelle der dargestellten Einwegentladungsstrecken
auch überall Mehrphasenschaltungen von Entladungsstrecken vorgesehen werden können.